Το 1362 ο Λεονάρδος Α΄ Τόκκος, κόμης της Κεφαλονιάς, Ιθάκης και Ζακύνθου, εκμεταλλευόμενος τη δυσαρέσκεια των κατοίκων της Λευκάδας για τον τρόπο διακυβέρνησης των Ανδηγαυών ηγεμόνων, προσάρτησε το νησί στην επικράτειά του. Όταν ανέλαβε την κομητεία ο Κάρολος Α’ Τόκκος προέβη, σύμφωνα με το Χρονικό των Τόκκων, σε εκτεταμένες εργασίες ισχυροποίησης της οχύρωσης, στο εσωτερικό της οποίας δημιουργείται ένας οικισμός, ο οποίος καθίσταται η πρώτη πρωτεύουσα του νησιού.
Κατά την εποχή των Τόκκων στο κάστρο της Αγίας Μαύρας γίνεται αισθητή η παρουσία Λατίνων ευγενών και εμπόρων, ενώ ο οικισμός ενισχύθηκε πληθυσμιακά με Έλληνες, Φράγκους, Αλβανούς και Σέρβους εποίκους. Έτσι, σημειώθηκε έντονη οικονομική και πνευματική ανάπτυξη και καλλιεργήθηκε ένα ιδιαίτερο πολιτισμικό περιβάλλον, που αντλούσε στοιχεία από τον κύκλο της Βενετίας, αλλά δέχθηκε επιρροές και από τη Ραγούζα (Ντουμπρόβνικ).
Σημαντική είναι η απεικόνιση της Λευκάδας σε χάρτη του Cristoforo Buondelmonti από το Liber Insularium Arcipelagi του 1420, όπου η Αγία Μαύρα χαρακτηρίζεται ως οχυρωμένος οικισμός (oppidum) και όχι πλέον ως «castrum”. Στο συγκεκριμένο σχέδιο η οχύρωση απεικονίζεται σχηματικά με δύο τετράγωνους πύργους, που ενώνονται με τείχος, το οποίο απολήγει σε οδοντωτές επάλξεις. H εν λόγω απεικόνιση αποτελεί σύμβολο του δημιουργού για να δηλώσει την ύπαρξη κάστρου. Επειδή, παρεμφερή σχηματικά αποδοσμένα κάστρα χρησιμοποιεί και σε άλλους χάρτες (π.χ. για την Κέρκυρα ή τα Χανιά), δεν μπορούμε να βασιστούμε στον χάρτη του Buondelmonti, προκειμένου να εξάγουμε ασφαλή συμπεράσματα ως προς τη μορφή του κάστρου εκείνης της εποχής.